桩承式挡墙路堤数值模拟与设计研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1 研究背景

城市道路对于国民经济发展和城镇化建设起到了重要的拉动作用。随着我国社会以及经济的迅速发展、城市道路流量的增大以及建设单位对道路设计的要求的提高,显现出我国城市道路发展存在着多方面的问题,主要体现在道路容量不足,目前我国城市的人均道路面积不及发达国家的1/3。在城市道路框架基本建成的情况下,城市道路拓宽工程将成为今后一段时间内城市道路建设的主要内容。

我国沿海与沿江发达地区,地势低平,河湖较多,平原、水面占比高。华东、华南与华中等省的道路大多为路堤形式,由于线路的要求不可避免的穿越软土、膨胀土、冲填土等不良地质路段。道路拓宽工程对路堤变形与沉降的控制要求更为严格,新老路堤衔接与差异沉降控制是路堤拓宽工程中的关键问题[1]。为了解决此问题,国内于1999年首次引入桩承式路堤(piled embankments)并应用于沪杭甬高速道路一期拓宽工程中[2]。主要做法是在老路两侧或一侧采用桩承式路堤技术进行拼接,为了降低工程造价,在桩顶布置一层或多层土工合成材料加筋垫层,通过加筋垫层将路堤荷载传递到桩上,可大幅增加桩间距,减少桩体数目。这种采用了土工合成材料加筋垫层的路堤也称为桩承式加筋(grps)路堤[3],也是目前主流的桩承式路堤结构,新建桩承式路堤与拓宽工程中的桩承式路堤主要组件见图1。该技术在上世纪的八十年代的国外工程中便开始出现,特别适宜快速施工或对沉降有严格要求的工程项目[4]。如荷兰的部分高速道路[5]、巴西圣保罗北部的道路拓宽工程[6]、英国伦敦stansted 机场的铁路连接线加宽工程[7]等。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究基本内容及目标

拟通过三维颗粒离散元dem数值分析的方法,弄清路堤内部土体应力状态及其挡墙土压力分布,建立起理论计算模型。对一侧挡墙约束条件下的桩承式路堤竖向土拱效应荷载传递特性进行探讨,建立起竖向荷载传递计算模拟;通过其他工程经验类比,提出挡墙土压力计算方法、挡墙及连续梁板的受力计算方法,提出挡墙与桩帽连梁的连接方式、配筋方式,给出具体工程挡墙和桩帽连梁的配筋;利用有限元数值计算合理评估挡墙可能传递到桩顶的水平力,计算抗倾覆力矩,对桩体进行水平受荷设计复核。最终建立起桩承式路堤挡墙的设计计算方法,编制相应的标准图集。

2.2 拟采用的技术方案及措施

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3. 研究计划与安排

第1-2周。整理及查阅桩承式路堤、土压力、挡土墙相关中英文资料,在导师的指导下,学习pfc3d数值模拟软件,对所要研究的内容和方法形成清晰的思路。

第3-5周。完成毕业论文的开题报告,总结现有的研究方法和成果,完成文献综述撰写工作,着手三维dem建模。

第6-7周。开展dem数值模拟工作,分析桩承式路堤土拱效应及挡墙土压力分布。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 高翔,刘松玉,石名磊.软土地基上高速公路路基扩建加宽中的关键问题[j].公路交通科技, 2004, 21(2):29-33.

[2] 张军辉,王鹏,黄晓明.软土地基上高速公路加宽工程的数值分析[j].公路交通科技, 2006, 23(6): 32-35.

[3] han j,gabr m a. numerical analysis of geosynthetic-reinforced and pile-supportedearth platforms over soft soil[j]. journal of geotechnical amp;geoenvironmental engineering, 2002, 128(1):44-53.

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